Elektrycznosc napedem dla silnika makroczasteczkowego
Zespołowi z University of Twente w Holandii udało się skonstruować silnik makrocząsteczkowy. Silnik molekularny ma zdolność przekształcania energii chemicznej w ruch w taki sam sposób, jak silnik parowy przekształca w ruch energię cieplną. Ten syntetyczny silnik rozciąga się i kurczy poprzez odtlenianie/utlenianie, powiększając syntetyczny polimer o 47 nanometrów (47 miliardowych części metra). Oczywiście nie jest to dużo, ale po raz pierwszy udało się właściwie odwzorować w podobnej skali niektóre z "silników" molekularnych występujących w przyrodzie. Proces zachodzi przy zastosowaniu specjalnego polimeru syntetycznego, znanego jako PFS (poli-ferrocenyl dimetylosilan), którego struktura ma raczej formę "łańcuchów" lub "kępek", a nie linii prostych, i przypomina trochę połamaną i poplątaną sprężynę. Do polimeru dodawane jest żelazo, a następnie przy pomocy prądu elektrycznego następuje jego utlenianie i odtlenianie (elektrony są tracone, a następnie dodawane). Polimer rozszerza się, kiedy cząsteczka żelaza traci elektron, zyskując ładunek dodatni. "Łańcuchy polimeru mają dodatnie ładunki rozmieszczone wzdłuż ich długości [...] oczekuje się, że oddziaływania elektrostatyczne między ładunkami wzdłuż łańcucha polimeru zwiększają odległości między odcinkami o takim samym ładunku, tj. sprzyjają rozciągniętej konformacji łańcuchów", czytamy w artykule. Innymi słowy, kiedy cząsteczka jest naładowana dodatnio, łańcuchy polimeru odpychają się wzajemnie i są wypychane na zewnątrz. Kiedy elektron wraca i układ znów staje się obojętny elektrycznie, łańcuchy powracają do poprzedniego kształtu. Określono, że sprawność silnika wynosi 5 procent i że posiada on znaczące zalety w porównaniu z wcześniejszymi typami silnika makrocząsteczkowego. Po pierwsze, system jest całkowicie odwracalny, a po drugie, stopień kontroli jest bardzo wysoki. We wcześniejszych formach silnika do wytworzenia zjawiska pracy wykorzystywane było światło, ale ten silnik jest mniejszy niż długość fali świetlnej i wobec tego nie może być widzialny. Ponieważ silnik makrocząsteczkowy może być bardzo precyzyjnie umieszczony, a prąd doprowadzony bardzo dokładnie, silnik ten mógłby być w przyszłości łatwo wykorzystywany w makro- i nanourządzeniach. Silnik makrocząsteczkowy jest o wiele za mały, żeby można go było zobaczyć, zatem pomiary przeprowadzane były przy pomocy mikroskopu sił atomowych.
Kraje
Niderlandy